Имя Эйфеля можно было обнаружить среди создателей едва ли не всех крупных сооружений второй половины XIX века и не только во Франции. Именно он заставил «плавать» стотонный купол обсерватории в Ницце, отчего для его передвижения нужны были усилия не более чем одного человека. Это им в 1881 году создан каркас, ставший основой гигантской статуи Свободы, которую Франция подарила Соединенным Штатам. Это он спроектировал и руководил работами по устройству шлюзов Панамского канала, поставляя машины и механизмы, на своем же заводе и созданные.
Устроители Парижских выставок также пользовались услугами Эйфеля. В 1867 году он опытным путем проверил расчеты главных зданий, а еще через одиннадцать лет сам спроектировал главный фасад выставки, с потрясающими стеклянными стенами огромного вестибюля.
Эйфель прославился как непревзойденный строитель мостов. Проектируя в своем бюро дерзкие конструкции мостов через глубокие реки Европы и Африки, а также через огромные водные артерии Индокитая, он стремился учитывать факторы погоды, уровня воды, направления и силы ветра. Сваи его первого моста возле Бордо были погружены на глубину двадцати пяти метров от зеркала воды посредством гидравлического пресса.
Позднее, когда перед ним встала задача перекрыть глубокие ущелья, он возвел стройные пилоны в виде сужающихся кверху стальных пирамид, несущих настил моста. Большие пролеты, которые удалось таким образом перекрыть, и большая эксплуатационная нагрузка на пролетное строение, которую удалось таким образом воспринять, – все это было достигнуто благодаря применению решетчатых опор, запроектированных в соответствии с самыми современными методами расчета.
Эта работа способствовала близкому ознакомлению Эйфеля и его сотрудников с действием ветровой нагрузки. Очень рано Эйфель начал интересоваться метеорологическими условиями эксплуатации сооружения и один из первых на собственные средства основал аэродинамическую лабораторию. С верхней площадки своей башни он сбрасывал изобретенный им аппарат для определения давления ветра на плоские поверхности. Позднее в своей лаборатории в Отейле он создал большую аэродинамическую трубу для экспериментов в области авиации. Его всегда занимала проблема воздействия потока воздуха на жесткие тела. Повышенный интерес Эйфеля к этой теме нашел отражение в ряде опубликованных им работ.
Гюстав Эйфель – признанный мастер сооружения изящных металлических башен-пилонов и воздушных двухшарнирных арок, которые, будучи связанными с горизонтальным настилом, образуют конструкцию транспортных мостов. Эти сооружения являют собой грандиозную, непревзойденную демонстрацию торжества принципа гибкого равновесия в мостостроении.
Мост Эйфеля через реку Дуро в Португалии включен в справочники и энциклопедии. Река Дуро в Северной Португалии имеет сильное и меняющееся течение, ее глубина от 13 до 18 метров. Мягкий, сильно размывающийся грунт на дне реки не позволял применять сваи. Эйфель перекрыл реку единственным пролетом длиной около ста шестидесяти метров. В то время это был самый большой пролет в мире, за исключением, разумеется, висячих мостов. Эйфель возвел двухшарнирную арку с помощью стального троса, натянутого между высокими пилонами, не прибегая к сооружению подмостей (1876—1877).
Самым смелым проектом Эйфеля в области мостостроения остается виадук Гарабит (1880—1884). Его общая длина равна почти пятистам метрам, он перекрывает одной аркой пролетом 165 метров ущелье, по которому протекает река Тюйер. Эйфель использовал всевозможные графические, аналитические и экспериментальные методы расчета при проектировании параболических арок, которые касаются земли лишь в точках опоры. Именно здесь Эйфель и работавшие с ним инженеры научились преодолевать трудности точного монтажа объемных элементов, так что впоследствии при монтаже Эйфелевой башни удалось обеспечить совпадение заклепочных отверстий сборных элементов с точностью до десятых долей миллиметра. Эйфелева башня воплотила в себе весь опыт, накопленный архитектором в области устройства фундаментов и возведения опор в зависимости от свойств грунта и величины ветровой нагрузки.
Самыми высокими сооружениями в мире в то время были пирамиды Хеопса, Кельнский и Ульмский соборы. Эйфель же предлагал построить сооружение в два раза выше. В том, что это возможно, сомнений не было, но многие считали, что такое сооружение вряд ли украсит Париж – жемчужину мирового градостроительного искусства.
Первыми выступили против многие деятели французской культуры, они опубликовали письмо протеста: «…пора отдать себе отчет в том, к чему мы стремимся, и представить себе чудовищно смешную башню, возвышающуюся над Парижем в виде гигантской черной заводской трубы, которая своим массивом будет угнетать такие сооружения, как собор Нотр-Дам, Дворец инвалидов, Триумфальную арку. Этот безобразный столб из клепаного железа бросит отвратительную тень на город, проникнутый духом стольких столетий…»
Все это было написано еще до начала строительства. Можно себе представить, сколько настойчивости и упорства нужно было, чтобы отстоять свою правоту. То, что башня была все-таки построена, доказывает огромный авторитет, которым обладал автор проекта. Ведь ему безоговорочно поверили в деле, не имевшем аналогов ни в области строительной техники, ни в архитектуре. Александр Гюстав Эйфель как раз и был человеком с таким авторитетом. Его репутация лучшего создателя металлических конструкций второй половины XIX века была безупречна.
В июне 1886 года Эйфель представил чертежи и расчеты в главный совет выставки, а уже в ноябре получил первые полтора миллионов франков ассигнований для ее строительства. 28 января 1887 года на левом берегу реки Сены напротив Йенского моста началось грандиозное строительство. Полтора года было затрачено на закладку фундамента, а на монтаж башни ушло всего чуть больше восьми месяцев. Два года и два месяца на все строительство – для тех времен срок поистине рекордный!
Множество проблем пришлось решить Эйфелю тогда впервые: тщательное исследование свойств и напластований грунта, использование сжатого воздуха и кессонов для устройства основания, установка 800-тонных домкратов для регулирования положения башни, специальные монтажные краны для работы на высоте. Почти все его находки, все созданное им новое механическое оборудование были серьезным шагом в развитии техники.
Сборка каждого из трех этажей башни требовала своего решения. Три этажа – три усеченные квадратные пирамиды, поставленные одна на другую. По сути, это были четыре ноги, не связанные друг с другом по диагоналям и соединенные между собой на разных уровнях только поясами горизонтальных балок по сторонам квадрата. И если в основании эти ноги образовывали квадрат со стороной 123, 4 метра, то на вершине поперечник был всего 16 метров. Это представляло труднейшую техническую задачу.
Первый этаж поднимался до уровня 58 метров, и его можно было собирать с использованием кранов и лебедок. Но непонятно было, что делать со сборкой второго этажа, верхняя платформа которого была на высоте 116 метров. Тут Эйфель изобрел особые краны для работы на высоте. Четыре крана, каждый массой 12 тонн грузоподъемностью в две тонны, были установлены на рабочих платформах с рельсами и специальное устройство поднимало их вверх.
Последнюю, гигантскую 180-метровую пирамиду уже собирали рабочие, которые висели в люльках. Все расчеты Эйфеля были настолько точны, что в процессе сборки не потребовалось никаких изменений. На его заводе в Левалуа-Перре было изготовлено двенадцать тысяч различной величины деталей, и ни одна из них не нуждалась в переделке при сборке. Безопасность работ была продумана до таких мельчайших подробностей, что за два года не было ни одного несчастного случая.
Кроме способа монтажа Эйфелю предстояло решить ряд чрезвычайно сложных технических проблем. Во-первых, необходимо было рассчитать прочность башни под ветровой нагрузкой – вопрос особенно злободневный после ужасной катастрофы самого длинного в те времена 85-пролетного моста Тай Бридж, который в декабре 1879 года рухнул под напором ветра вместе с ехавшим по нему пассажирским поездом. Эйфель решил эту задачу, придав боковым стойкам своей пирамиды такую кривизну, которая исключала даже самые небольшие колебания башни. В результате теперь даже во время сильных бурь отклонение башни от вертикали не превышает 15 сантиметров.